Pertemuan Ketiga Materi Pemuaian Contoh Soal dan Latihan Soal

- Januari 28, 2021

Pengaruh Kalor Terhadap Zat

1. Perubahan Suhu Zat

Kalor adalah bentuk energi yang dapat diperoleh dari perubahan energi mekanik sehingga dapat memengaruhi bentuk atau temperatur suatu zat.

Jika suatu zat diberikan kalor, dapat terjadi perubahan pada zat tersebut, perubahan wujud, dan kenaikan suhu zat. Untuk mengetahui proses perubahan suhu suatu zat.

2. Pemuaian

Pemuaian adalah pertambahan ukuran suatu zat karena menerima kalor. Pemberian kalor pada suatu zat selain dapat menaikkan suhu zat, dapat juga mengubah wujud suatu zat, mengubah wujud suatu zat, atau menhyebabkan benda mengalami pemuaian. Umumnya, semua zat akan memuai jika mengalami kenaikan suhu, kecuali beberapa zat dapat yang mengalami penyusutan saat terjadi kenaikan suhu pada suatu interval suhu tertentu. Kejadian penyusutan wujud zat saat benda mengalami kenaikan suhu disebut Anomali. Salah satu zat yang mengalami anomali adalah air. Pada umumnya, zat akan memuai menurut gejala pemuaian sebagai berikut ;

Pemuaian zat padat

Pemuaian zat padat adalah jenis pemuaian yang terjadi pada suatu benda,contohnnya seperti bingkai jendela, rel kereta api, dan kabel listrik. Bingkai jendela pada siang hari tampak melengkung, hal ini terjadi karena benda tersebut mengalami pemuaian. Pemuaian pada suatu benda terjadi pada seluruh bagian benda tersebut. Pemuaian pada suatu zat padat dibedakan menjadi tiga yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.

a. Pemuaian panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil yang panjang sekali.

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan. Secara matematis persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan panjang benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu adalah:

Kabel jaringan listrik pada instalasinya panjang kabel listrik dilebihkan, hal ini dikarena kabel listrik mengalami pemuaian panjang. Kabel listrik akantampak kencang pada pagi hari dan tampak kendur pada siang hari. Kabel tersebut mengalami pemuaian akibat terkenan panas dari sinar matahari. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian panjang adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

b. Pemuaian luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah jendela kaca rumah. Pada saatu udara dingin kaca munyyusut karena koefisien muai kaca lebih besar dari pada koefisien muai kayu. Jika suhu meningkat maka kaca akan memuai lebih besar daripada kayu kusen sehingga kaca akan terlihat terpasang dengan rapat pada kusen kayu tersebut.

Seperti halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. Untuk menentukan pertambahan luas dan volume akhir digunakan persamaan sebagai berikut:

c. Pemuaian volume

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.Persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan volume dan volume akhir suatu benda adalah:

Dimana γ = 3. α = 3/2. β

Rumus Perbandingan Koefisien Muai Zat

β = 2α

γ = 3α

1. Sebuah baja memiliki panjang 1200 cm. Berapakah panjang akhir baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50°C? (α_baja= 12 × 10^-6 °C^-1)

Diketahui

L0 = 1200cm = 1.2m

∆T = 50°C

α_baja= 12 × 10^-6 °C^-1

Penyelesaian

L = L0 + ∆L

∆L = L0 α_baja∆T

L = 1.2 + 1.2 12 × 10^-650

L = 1.2 + 720 10^-6

L = 1.20072 m

Jadi panjang akhir baja tersebut adalah 1.20072 m

2. Sebuah bola yang memiliki volume 60 m³ dipanaskan hingga mencapai temperatur 110^oC. Jika pada kondisi awal, kondisi tersebut memiliki temperatur 10^oC, tentukanlah volume akhir bola tersebut setelah terjadi pemuaian (diketahui α = 17 × 10^-6/⁰C).